(天津鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300240)

隨著我國(guó)鐵路“四縱四橫”快速客運(yùn)專線的逐步落成與成功運(yùn)營(yíng)，CRH高速動(dòng)車組列車以其安全、準(zhǔn)時(shí)、快速、舒適、節(jié)能、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，如梭箭般穿行于大江南北。高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)、列車動(dòng)力分配、電傳動(dòng)控制技術(shù)、牽引制動(dòng)性能等的設(shè)計(jì)運(yùn)用了高新技術(shù)，且具有各自的高科技含量。高速動(dòng)車組列車運(yùn)行具有速度高、站停短、運(yùn)行緊的鮮明特點(diǎn)，其列車操縱必須滿足絕對(duì)安全、高度平穩(wěn)、貼限高速、對(duì)標(biāo)停車的時(shí)代要求。

一、高速動(dòng)車組列車進(jìn)站前制動(dòng)調(diào)速的關(guān)鍵問題

高速動(dòng)車組列車的操縱直接關(guān)系著鐵路的通過能力、運(yùn)輸能力，影響著鐵路的形象與經(jīng)濟(jì)效益。單就途中運(yùn)行環(huán)節(jié)而言，因進(jìn)站前線路、設(shè)施等限速條件，加之ATP控車模式等諸多因素，往往因進(jìn)站前的調(diào)速操作不當(dāng)影響了列車的安全、準(zhǔn)時(shí)、舒適，為此，進(jìn)站前的制動(dòng)調(diào)速就成為亟待解決的關(guān)鍵問題。

按照“全面引進(jìn)技術(shù)，聯(lián)合設(shè)計(jì)生產(chǎn)，打造中國(guó)品牌”的原則，建造的CRH高速動(dòng)車組有CRH2、CRH3等車型，以及技術(shù)提升的CRH380AL、CRH380BL等車型。車組編組有8輛與16輛之分，動(dòng)力配置也有4M4T、5M3T、8M8T、14M2T之分，且各型車的轉(zhuǎn)向架等結(jié)構(gòu)形式，牽引制動(dòng)等主要性能均存有差異。

高速動(dòng)車組既承擔(dān)200km/h客運(yùn)專線、300km/h客運(yùn)專線的主要運(yùn)輸任務(wù)，還需下線運(yùn)行于速度低于160km/h的既有線路，牽引區(qū)段200km、500km、1000km長(zhǎng)度不等，且采用跨局輪乘，車型混用，交路并存的運(yùn)用方式。

CTCS(Chinese Train Control System)為中國(guó)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)，基于傳輸信息方式和閉塞技術(shù)的不同，劃分為5個(gè)等級(jí)，分別應(yīng)用于鐵路既有線路、200-250km/h客運(yùn)專線、300-350km/h客運(yùn)專線、高速新線或特殊線路。

CTCS在高速動(dòng)車組列車運(yùn)行區(qū)段存有級(jí)間轉(zhuǎn)換，并向下兼容。動(dòng)車組在C2、C3區(qū)段按ATP車載設(shè)備行車，在C0區(qū)段行車及C2地面設(shè)備故障時(shí)，按LKJ方式行車。由于傳輸信息方式和閉塞技術(shù)存有差異，加之ATP控車模式與LKJ監(jiān)控模式的不同，均為列車的安全、準(zhǔn)時(shí)、舒適的操作要求帶來影響。

二、高速動(dòng)車組列車進(jìn)站前制動(dòng)調(diào)速的攻關(guān)

施行常用制動(dòng)時(shí)，必須考慮列車的速度，線路情況，限速要求，停車目標(biāo)距離等條件，準(zhǔn)確掌握制動(dòng)時(shí)機(jī)和制動(dòng)級(jí)位，才能保證列車均勻減速。為此，必須緊抓關(guān)鍵，掌握高速動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)的原理、牽引制動(dòng)特性、ATP車載設(shè)備的邏輯控制原理，歸納出切合實(shí)際的操作模式。

1.制動(dòng)機(jī)的使用

高速動(dòng)車組制動(dòng)系統(tǒng)采用電氣指令、微機(jī)控制直通式電空制動(dòng)。制動(dòng)控制單元BCU根據(jù)制動(dòng)指令及車重信號(hào)計(jì)算出所需的制動(dòng)力，向電氣制動(dòng)控制裝置發(fā)出制動(dòng)信號(hào)，并對(duì)再生制動(dòng)和空氣制動(dòng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。其中，再生制動(dòng)承擔(dān)制動(dòng)功率的38%，其余由拖車和動(dòng)車的盤形制動(dòng)裝置承擔(dān)。系統(tǒng)當(dāng)檢測(cè)到所生產(chǎn)的再生制動(dòng)力不足時(shí)，電-空聯(lián)合控制以空氣制動(dòng)力進(jìn)行補(bǔ)充。

耐雪制動(dòng)是防止下雪而專門設(shè)置的空氣制動(dòng)，可消除閘片和制動(dòng)盤面之間的間隙，制動(dòng)缸壓力設(shè)定在60±20kPa。

制動(dòng)過程中過分相時(shí)，再生制動(dòng)自動(dòng)切除，全部轉(zhuǎn)為空氣制動(dòng)，瞬間的轉(zhuǎn)換會(huì)產(chǎn)生縱向沖動(dòng)。如采用耐雪制動(dòng)，可使過分相前再生制動(dòng)的比率下降，再輔以制動(dòng)手柄的操作，可以最大地緩解過分相引起的縱向沖動(dòng)。

因電分相基本上設(shè)置在站前閉塞分區(qū)內(nèi)，設(shè)置地點(diǎn)距進(jìn)站約為300-400m。

綜上分析，高速動(dòng)車組列車進(jìn)站前制動(dòng)調(diào)速可行的使用方法：一是緩解過分相法，一是制動(dòng)過分相法。經(jīng)實(shí)際論證，制動(dòng)過分相法可比緩解過分相法節(jié)省運(yùn)行時(shí)間15s。

2.牽引制動(dòng)性能的掌握

根據(jù)牽引計(jì)算理論，EMU動(dòng)車組的制動(dòng)減速度按三個(gè)速度段，分別為：

常用7檔： 0≤V≤70km/h β=0.747m/s2

70

118

EMU動(dòng)車組常用制動(dòng)時(shí)間、距離如表所示：

EMU動(dòng)車組制動(dòng)時(shí)間表(s)

EMU動(dòng)車組制動(dòng)距離表(m)

通過對(duì)EMU動(dòng)車組的制動(dòng)力與速度關(guān)系曲線、制動(dòng)性能指標(biāo)、制動(dòng)時(shí)間與制動(dòng)距離技術(shù)參數(shù)的綜合分析，EMU動(dòng)車組常用制動(dòng)的計(jì)算，符合列車牽引計(jì)算規(guī)程，可利用經(jīng)驗(yàn)公式，采用速度分段累加進(jìn)行計(jì)算，其計(jì)算公式為：

(m)

緊急制動(dòng)空走時(shí)間tk=1.5s，常用制動(dòng)空走時(shí)間tk=2s。

根據(jù)EMU動(dòng)車組的牽引制動(dòng)特性、制動(dòng)性能，結(jié)合列車運(yùn)行圖與運(yùn)行環(huán)境，總結(jié)出高速動(dòng)車組的制動(dòng)調(diào)速規(guī)律，形成切合實(shí)際的操作模式。

3.ATP控車模式的掌握

列車自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)(Automatic Train Protection，簡(jiǎn)稱：ATP)，亦稱列車超速防護(hù)系統(tǒng)。

地面控制中心通過電纜與軌道電路、信號(hào)機(jī)、應(yīng)答器等設(shè)備相連，完成列車位置檢測(cè)、形成速度信號(hào)及目的距離信號(hào)，并將此信號(hào)傳遞給列車。車載設(shè)備接收地面限速信息，經(jīng)信息處理后與實(shí)際速度比較，當(dāng)列車實(shí)際速度超過限速后，由制動(dòng)裝置控制列車制動(dòng)。

指定限速點(diǎn)前減速的兩種制動(dòng)模式曲線

其常用制動(dòng)速度模式曲線計(jì)算：在車輛常用最大額度減速度上考慮偏差的下線減速度，在考慮制動(dòng)等效無功時(shí)間預(yù)先計(jì)算距離速度曲線，其曲線以表形式保存。

其計(jì)算參數(shù)如式：

S=V2/7.2β+V0tkt/3.6

(m)

常用制動(dòng)：β=2.0km/h/s，坡度=0‰

根據(jù)ATP控車模式與指令，結(jié)合環(huán)境因素影響，準(zhǔn)確把握列車速度、制動(dòng)力控車模式的邏輯關(guān)系，掌握高速動(dòng)車組列車的制動(dòng)性能與規(guī)律，提升高速動(dòng)車組列車的操作能力。

三、高速動(dòng)車組列車進(jìn)站前制動(dòng)調(diào)速的實(shí)施

操縱高速動(dòng)車組列車必須樹立安全正點(diǎn)，平穩(wěn)操縱的理念。根據(jù)列車運(yùn)行圖，按照ATP指令與控車模式，結(jié)合站場(chǎng)、線路特點(diǎn)，采用“定方案、抓環(huán)節(jié)、細(xì)掌握”的策略，優(yōu)化操作方法與操作過程，形成高速動(dòng)車組列車安全、準(zhǔn)時(shí)、舒適的操作模式。

1.定方案

操縱高速動(dòng)車組的司機(jī)，出勤時(shí)必須及時(shí)獲得相關(guān)行車信息，根據(jù)調(diào)度命令掌握行車主動(dòng)權(quán)。開車前進(jìn)行充分預(yù)想，針對(duì)天氣狀況、線路條件確定最佳操縱方案?！岸ǚ桨浮本褪窃诖嘶A(chǔ)之上，針對(duì)制動(dòng)調(diào)速環(huán)節(jié)，結(jié)合列車特點(diǎn)，制定關(guān)鍵區(qū)段的具體操作方法。

如：京津城際上行線4k540m-4k061m設(shè)有電分相，處于北京南站進(jìn)站前160km/h調(diào)80km/h的制動(dòng)減速區(qū)內(nèi)。為此根據(jù)列車運(yùn)行圖，結(jié)合線路設(shè)施與ATP控車模式等條件，制定了采用連續(xù)調(diào)速的方法。既制動(dòng)過分相前，采用耐雪制動(dòng)進(jìn)入空氣制動(dòng)模式，防止過分相制動(dòng)轉(zhuǎn)換的沖動(dòng)，保證列車的準(zhǔn)時(shí)運(yùn)行。

2.抓環(huán)節(jié)

一般情況下，也就是制動(dòng)1級(jí)時(shí)，車輛制動(dòng)過程中所發(fā)生的沖動(dòng)基本上能被車鉤緩沖裝置所吸收。隨著制動(dòng)級(jí)位的增高,列車的減速度增大，舒適性也會(huì)降低?！白キh(huán)節(jié)”就是根據(jù)列車運(yùn)行圖，結(jié)合牽引制動(dòng)特性、運(yùn)行環(huán)境、ATP控車模式等因素，對(duì)高速動(dòng)車組列車進(jìn)站前制動(dòng)調(diào)速進(jìn)行制動(dòng)時(shí)機(jī)、制動(dòng)初速度、制動(dòng)地點(diǎn)及制動(dòng)級(jí)位各環(huán)節(jié)嚴(yán)格把控。

如:京滬高鐵曲阜東站上行進(jìn)站信號(hào)機(jī)的坐標(biāo)是537km037m，538k200m處有一段長(zhǎng)1000m，坡度20‰的下坡道。圖定站停列車運(yùn)行至548km處，速度300km/h時(shí)，使用制動(dòng)3級(jí)施行調(diào)速；進(jìn)站前537k200m處，速度70km/h施行緩解，列車在平穩(wěn)減速之后安全進(jìn)站。

定地點(diǎn)、定速度、定制動(dòng)力的操作方法，使制動(dòng)過程中的列車降速平穩(wěn)可控，提升了列車的舒適度，既避免了由于強(qiáng)制動(dòng)級(jí)位產(chǎn)生滑行的幾率，又避免了下坡道造成的長(zhǎng)速，也防止了ATP控制引起的不必要制動(dòng)。

3.細(xì)掌握

正常情況下，高速動(dòng)車組列車在ATP完全監(jiān)控模式FS下工作時(shí)，其控車模式：

常用制動(dòng)：NBP=(SSP or TSR)+5km/h (at CSM)

緊急制動(dòng)：EBP=NBP+5km/h (at CSM)

預(yù)警速度：W= NBP-5km/h

ATP產(chǎn)生的控車模式曲線與列車實(shí)際速度進(jìn)行比較，如果實(shí)際速度超過常用制動(dòng)模式時(shí)，下達(dá)B7N強(qiáng)制動(dòng)指令，以便沿著常用制動(dòng)模式減速。輸出B7N指令后，如果速度潛入常用制動(dòng)模式下時(shí)，則下達(dá)B4N中制動(dòng)指令。下達(dá)B1N弱制動(dòng)指令時(shí)，牽引指令強(qiáng)制被切斷。

“細(xì)掌握”就是施行制動(dòng)時(shí)，既要考慮ATP的指令與控車模式，還要注意掌握初制動(dòng)時(shí)機(jī)、制動(dòng)級(jí)間轉(zhuǎn)換時(shí)機(jī)及制動(dòng)解除時(shí)機(jī)。

如：京津城際下行天津站進(jìn)站的制動(dòng)調(diào)速，在將列車速度由280km/h制動(dòng)調(diào)至160km/h后，在指定地點(diǎn)，時(shí)速為155km/h，逐級(jí)提置制動(dòng)4級(jí)實(shí)施制動(dòng)調(diào)速。時(shí)速90km/h到達(dá)預(yù)期地點(diǎn)后，結(jié)合降速變化與ATP的顯示，逐級(jí)降低制動(dòng)級(jí)位直至保持制動(dòng)1級(jí)，使列車以略低于80km/h的速度進(jìn)入限速地點(diǎn)。待列車趟過應(yīng)答器后，ATP此限速控車模式解除。然后，再按照ATP的指令，結(jié)合線路特點(diǎn)，繼續(xù)保持制動(dòng)1級(jí)，控制列車安全貼限進(jìn)站。

綜上所述，“定方案、抓環(huán)節(jié)、細(xì)掌握”的策略，在不違背動(dòng)車組設(shè)計(jì)原理、牽引制動(dòng)規(guī)律、ATP控制模式的基礎(chǔ)上，采用的定速度、定地點(diǎn)、定操作方式的制動(dòng)調(diào)速操作模式，不僅保證了高速動(dòng)車組列車進(jìn)站前制動(dòng)調(diào)速的安全、準(zhǔn)時(shí)與舒適，也為攻克其他操縱環(huán)節(jié)的關(guān)鍵問題創(chuàng)造了條件。

四、結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)CRH高速動(dòng)車組列車進(jìn)站前制動(dòng)調(diào)速的分析研究，掌握高速動(dòng)車組的高新技術(shù)。在運(yùn)用中探索高速動(dòng)車組列車的操縱方法，形成高速動(dòng)車組列車安全、準(zhǔn)時(shí)、舒適的操縱模式，打造高速動(dòng)車時(shí)代品牌，適應(yīng)鐵路客運(yùn)市場(chǎng)化、多元化經(jīng)營(yíng)的變化，創(chuàng)造鐵路最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)效益。

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